本次演示將介紹克萊欣公司（Clecim）的空氣間隙系統（Dynawipe）的應用，該系統對於控制和調節薄鋼帶寬度和長度方向上的塗層厚度和均勻性至關重要。此製程旨在應對不斷湧現的挑戰，即優化防腐蝕性能並最大限度地減少鋅的消耗；同時，它也符合工業4.0的發展趨勢，即記錄、分析和建模物理過程，從而提升客戶績效。
本次示範將逐步展示如何使用 JMP 軟體建立壓力圖，該圖是各種參數的函數，以便與有限元素建模結果進行比較。我們解決的主要挑戰是精確地確定最大壓力峰值。我們的方法包括：記錄數據，使用高斯曲線（Fit Curve 平台）對壓力進行建模，匯出參數，使用 Fit Model 工具將這些參數建模為製程參數的函數，然後使用 Graph Builder 產生動畫圖表。
大家好，我叫Stephane Gouttebroze，我將向大家介紹這份題為《鍍鋅工藝卓越：利用JMP實現精確的壓力控制和熱力學建模》的文檔。以下是我的簡報內容。首先，我將簡單介紹Clecim公司。之後，我將介紹背景和實驗裝置。接下來，我將進行一個簡短的演示，最後總結全文。 Clecim公司是一家法國公司，為全球鋼鐵業提供設備整合服務。我們位於法國里昂附近的蒙布里松。
公司已有百年歷史，現有員工約200人。我們設有設計辦公室、生產車間，並提供現場安裝調試服務。 Clecim的主要業務是供應單一設備以及整套生產線，例如酸洗線、退火線、鍍鋅線、噴漆線等等。此外，Clecim也提供備品供應和維護等服務。
我們也設有諮詢部門，可以為客戶提供專業知識和流程審核服務。安裝案例包括：熱軋或冷軋機、矯直線、鋼表面品質檢測系統、雷射焊接機等等。
在本投影片的底部，您可以看到一條專為汽車市場設計的鍍鋅生產線範例。這條生產線從這裡到這裡的長度約為500米，高度約為35米。在接下來的幻燈片中，我們將重點介紹這個區域，即鋅槽區域。
關於實驗背景和裝置，我們現在位於鍍鋅槽區域，這裡有液態鋅浴。您可以想像一下，一根鋼帶從爐子裡出來，進入鋅浴，然後在液態鋅中鍍上一層鋅後出來。鋼帶在水中持續移動，這是一個連續生產過程。您可以想像，當鋼帶從液態鋅中出來時，其表面已經有一層鍍鋅層。
為了確保產品品質、生產效率和耐腐蝕性，我們需要確保帶材沿寬度和長度方向的鋅層厚度均勻一致。這需要一種叫做氣刀的專用裝置來實現。就是圖中所示的這種裝置。它的工作原理實際上類似於空氣乾燥器，透過向帶材表面吹送空氣來去除多餘的鋅層。
本研究的目標是進行實驗測量。我們還希望建立衝擊壓力與各種參數之間的模型，並將其與有限元素模型進行比較。最後，調整有限元素模型，使其與我們的測量結果相符。以下是有限元素建模的結果，接下來我們將切換到試驗台。
您可以看到，這裡展示的是正在運作的吹氣系統測試裝置。圖中所示為氣刀裝置。該裝置的寬度由Y軸表示，高度以Z軸表示。在這個測試裝置上，我們添加了一個小部件，即一塊金屬板，上面安裝有壓力感測器，用於測量空氣衝擊金屬板的壓力。這將有助於模擬氣刀對虛擬條帶的壓力。
這裡展示的是實驗測量結果。我們測量了鼓風機的轉速，轉速變化會影響氣刀內部的壓力。此外，我們也測量了X、Y、Z三個位置，這些位置也會隨著測量而改變。我們使用壓力感測器測量衝擊壓力和空氣溫度。結合所有這些測量數據，我們可以建立一個數據表，表格之後會詳細介紹。
本研究的工作流程如下。首先進行測量。在這些測量中，我們固定 X 和 Y 座標，改變 Z 座標以測量衝擊壓力。我們觀察到曲線呈現如下形狀。基於此形狀，我們決定使用 JMP 中的「高斯擬合曲線」工具將其建模為高斯曲線。現在，我們將得到三個參數 A、B 和 C 來表示這些曲線，它們分別代表峰值、臨界點和成長率。
這三個參數將納入我們的數據表，並進行一些測量校正。例如，我們將添加一個 Z 軸偏移量，以使所有曲線居中，因為我們的實驗裝置在 Y 軸方向上可能會出現輕微漂移。之後，我們選擇將峰值和增長率建模為製程參數的函數。我們將建立一個包含預測公式的新表格，以便能夠預測 X、Y 和 Z 三個方向的三維空間壓力，以及馬達轉速和空氣溫度的影響。
我們的目標是獲得這張等高線圖。這張等高線圖表示在空氣溫度和鼓風機轉速固定的情況下，預測壓力隨 Z 值和 X 值的變化。我們需要保留這條曲線，現在我將向您展示如何獲得這張等高線圖。
現在，我需要切換到 JMP。我將打開數據表。數據表在這裡。這裡有 13 個測量值，日期和時間都相同，代表給定馬達轉速下的一組 X、Y 座標測量值。我們將 Z 值從 -3 變化到 +3，並測量衝擊壓力和空氣溫度。我可以在這裡顯示所有測量點。您可以看到，我們選擇了這樣的 X 值、Y 值和 Z 值。我們還沒有採用最優表示法。未來，我們希望進行實驗設計，以便更好地表示這個三維空間。
如果我現在繪製壓力與 Z 軸的關係圖，您可以看到這種高斯曲線形狀。所有曲線都沒有對齊。這是由於我之前解釋過的測試裝置漂移現象造成的。現在的目標是將所有這些曲線建模為這些參數的函數。為此，我使用了 JMP 中的「擬合曲線」平台。我選擇將壓力擬合為一個函數。抱歉，是像這樣的曲線。您能認出之前介紹的三個參數嗎？透過這些參數，我可以根據所有測量設定點繪製出對應的曲線。
現在，有了這些數據，我可以把參數值提取到一個新表格中，就像這樣。可以看到，在相同的日期和時間，我們透過這次測量得到了三個參數和三個值。我需要稍微修改一下這個表格，把它拆分一下，才能把它合併到原來的表格中。我使用了拆分函數。現在，每一行分別代表每個測試點的臨界點、成長率和峰值。
有了這些數據，我就可以把這個表格整合到原始表格中。具體操作如下。現在您可以看到新增了這些列的原始表格。這四列只是擬合曲線平台的計算結果。這是我創建的一個公式，它的作用是將 Z 值相對於臨界點重新居中。如果我現在使用這個值，就可以繪製壓力隨該值變化的曲線，您可以看到現在所有曲線都以零為中心對齊了。
有了這條曲線，我現在想了解或找出哪些參數以及這些參數如何影響峰值。例如，這就是我可以在這裡展示的內容。如果我改變馬達轉速，峰值會如何變化？ X 值或空氣溫度又會產生什麼影響？為了得到這兩個曲線，生長速率也需要同樣的方法。為了獲得這兩個曲線，我需要使用一個新的平台，另一個平台—擬合模型平台。您可以在這裡找到它。我選擇只保留三個參數，這是一個線性模型。對我來說，這是一個很好的模型，因為我們獲得了很高的 R 平方值。
我們可以稍微改進這個模型，因為殘差值的形狀和模式似乎已經優化過了，但我們選擇維持現狀，因為它的公式很簡單。我可以給你們看這個公式，也就是預測表達式。你們可以看到它是線性的，而且非常簡單。我們決定保留這個模型。有了這個模型，我可以加入峰值的預測公式。你們可以看到，它已經加到你們之前看到的公式中了，你們應該認得出來。我對成長率也做同樣的處理。結論相同。我們得到了非常好的R平方值，參數也相同，同樣是線性的，殘差的結論也相同，或許可以稍微改進一下，但這並不是重點。我們就保持現狀吧。
現在我新增了兩列，分別是峰值預測公式和成長率預測公式。當然，我還可以加入最後一列，也就是壓力預測公式。如果我把公式展示給你看，你會發現它與成長率預測公式和峰值預測公式一樣，都是高斯曲線公式。
現在，我們有了一個壓力預測公式，它是所有這些參數以及空氣溫度的函數。接下來，我們的想法是建立一個新表，其中包含這些參數，其值在測量範圍內，但例如，採用最佳化後的分佈。我將向您展示如何做到這一點。首先，我打開我準備好的四個表。您可以看到，它們分別代表馬達轉速、X 值、Z 值和空氣溫度。我現在要做的是將這四個表合併成一個表，其中包含這四個參數的所有可能組合。
為此，我使用了平台表，也就是連接表。我選擇連接，例如，抱歉，更正一下，不是連接，而是連接。我們選擇連接表。我們選擇將馬達速度與例如 D 連接，並且我必須更改連接方式，而不是使用按列匹配，並選擇笛卡爾連接。您可以在這裡看到，這兩個參數之間的所有組合都是我用 JMP 計算出來的。它為我創建了一個新表。如果我再次使用 Z 和空氣溫度，您將獲得一個包含這四個參數的完整數據表。
我之前已經做過了，所以我會打開它。這裡列出了我的四個參數及其所有可能的組合，總共大約有 3000 行資料。有了這個表格，我就可以加入我的公式了。這裡有四列。這裡列出了先前計算的預測公式，以及先前顯示的預測壓力，這些都添加到了相應的列中。這樣做的好處是，我可以更改 Z 軸、X 軸、空氣溫度或馬達轉速的重新分配或精度。
有了這張表格，我現在就可以繪製我之前展示的等高線圖了。你可以看到，我可以讓它隨馬達轉速變化而動態變化。現在，你可以看到我們已經得到了想要的結果，如圖所示。
最後我想簡單總結一下。左側是導入到 JMP 中的有限元素模型結果。中間部分是使用 JMP 視覺化的實驗結果。我們可以比較繪製這兩條曲線，它們是等高線圖上 X 軸恆定值的截取曲線。左側曲線顯示實驗結果與三維有限元素結果吻合度很高。而中間部分則有些差異。在這種情況下，我們希望透過修改一些假設或建模參數來改進我們的有限元素模型。
總之，我們可以說 JMP 幫助 Clecim 以直觀的方式探索數據，並以簡單有效的方式分析和建模測量結果。我們驗證了實驗裝置。我們可以輕鬆地比較有限元素模型和實驗結果。我們也可以外推測量結果，驗證假設。我們可以以吸引人的方式展示結果，並與客戶溝通，讓他們了解我們的表現和研究能力。我的發言到此結束，感謝各位的聆聽。如有任何疑問，請隨時透過電子郵件、LinkedIn 或電話與我聯繫。謝謝。
